JP7291611B2 - spark plug - Google Patents
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Description
本発明は、点火プラグに関する。 The present invention relates to spark plugs.
従来、点火プラグとして、主燃焼室と連通する噴孔を有する副室を備え、噴孔を介して副室内に混合気を流入させて、副室内で生じた火炎を噴孔から主燃焼室内に噴出させるものがある。例えば、特許文献1には、噴孔として径の大きい大噴孔と径の小さい小噴孔とを備え、大噴孔間の開き角を小噴孔間の開き角よりも小さくした構成が開示されている。かかる構成では、大噴孔から噴出した火炎を燃焼室中央部から燃焼室底面に沿って外側方向に拡散させるとともに、小噴孔から噴出した火炎を主燃焼室の外周側に拡散させることにより、燃焼室内の混合気を完全燃焼させることを図っている。
Conventionally, as a spark plug, a pre-chamber having an injection hole communicating with the main combustion chamber is provided, and an air-fuel mixture is caused to flow into the pre-chamber through the injection hole, and the flame generated in the pre-chamber is passed through the injection hole into the main combustion chamber. There is something to squirt out. For example,
しかしながら、特許文献1に開示の構成では、小噴孔から噴出された火炎は着火エネルギが小さいため、着火性を向上するには更なる燃焼速度の向上が求められる。一方、燃焼速度を向上するために噴孔から噴出される火炎の長さ、すなわちペネトレーションを大きくすると、火炎がピストンやシリンダライナなどの燃焼室壁面に衝突して冷損が増大して、かえって着火性が低下する恐れがある。そのため、主燃焼室における着火性を向上するには改善の余地がある。
However, in the configuration disclosed in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、着火性の向上が図られる点火プラグを提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug capable of improving ignitability.
本発明の一態様は、プラグ軸方向先端側に位置する副室(2)と、該副室(2)を形成する副室形成部(30)と、上記副室内に先端部(11)が位置する中心電極(10)と、を備え、
上記副室形成部には、上記副室を主燃焼室(3)に連通させる複数の噴孔(35)が形成されており、
該複数の噴孔のうち少なくとも2つの噴孔(351、352)は、それぞれの中心線(L1、L2)が主燃焼室内で互いに交差する、点火プラグ(1)にある。
In one aspect of the present invention, a sub-chamber (2) located on the tip side in the axial direction of the plug, a sub-chamber forming portion (30) forming the sub-chamber (2), and a tip portion (11) in the sub-chamber. a center electrode (10) located at
A plurality of injection holes (35) are formed in the sub-chamber forming portion for communicating the sub-chamber with the main combustion chamber (3),
At least two orifices (351, 352) of the plurality of orifices are in the spark plug (1) with their respective centerlines (L1, L2) crossing each other in the main combustion chamber.
上記点火プラグでは、副室形成部に設けられた少なくとも2つの噴孔は、それぞれの中心線が主燃焼室内で互いに交差している。そのため、当該噴孔から噴出された火炎は、主燃焼室内において互いに衝突することとなる。これにより、それぞれの噴孔から噴出した火炎が主燃焼室内で並進する場合に比べて、主燃焼室内での火炎の乱れが大きくなる。その結果、主燃焼室内で当該火炎によって着火される領域を拡大することができ、主燃焼室での燃焼速度を上昇させて、着火性を向上することができる。 In the spark plug described above, the center lines of the at least two injection holes provided in the sub-chamber forming portion intersect each other in the main combustion chamber. Therefore, the flames ejected from the nozzle holes collide with each other in the main combustion chamber. As a result, flame turbulence in the main combustion chamber becomes greater than when the flames ejected from the respective injection holes are translated in the main combustion chamber. As a result, the area ignited by the flame in the main combustion chamber can be expanded, the combustion speed in the main combustion chamber can be increased, and the ignitability can be improved.
以上のごとく、上記態様によれば、着火性の向上が図られる点火プラグを提供することができる。 As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a spark plug capable of improving ignitability.
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 It should be noted that the symbols in parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate the corresponding relationship with the specific means described in the embodiments described later, and limit the technical scope of the present invention. not a thing
(実施形態1)
点火プラグの実施形態について、図1~図4を用いて説明する。
図1に示すように、本実施形態の点火プラグ1は、プラグ軸方向先端側Y1に位置する副室2と、副室2を形成する副室形成部30と、副室2内に先端部11が位置する中心電極10とを備える。
副室形成部30には、副室2を主燃焼室3に連通させる複数の噴孔35が形成されている。
複数の噴孔35のうち少なくとも2つの噴孔351、352は、それぞれの中心線L1、L2が主燃焼室3内で互いに交差する。
(Embodiment 1)
An embodiment of a spark plug will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
As shown in FIG. 1, the
A plurality of
Center lines L1 and L2 of at least two
以下、本実施形態の点火プラグ1について、詳述する。
図1に示すように、本実施形態の点火プラグ1は、先端が内燃機関の主燃焼室3に露出するように内燃機関のシリンダヘッド101に取り付けられる。図2に示すように、点火プラグ1は、プラグ軸方向Yを長手方向とする筒状のハウジング40を有する。ハウジング40内にハウジング40と同軸上に筒状の絶縁碍子50が配置されている。ハウジング40のプラグ軸方向先端側Y1には副室2を形成する副室形成部30が設けられている。副室形成部30は、ハウジング40とは別部品として形成されている。副室形成部30のプラグ軸方向基端側Y2には嵌合部33が形成されており、当該嵌合部33にハウジング40のプラグ軸方向先端側Y1に形成された被嵌合部43が嵌合して、副室形成部30がハウジング40に取り付けられている。なお、本実施形態では、ハウジング40と副室形成部30とを別体としたが、これに替えて、両者を一部品として一体的に形成してもよい。また、副室形成部30をシリンダヘッド101と一体で形成してもよい。
The
As shown in FIG. 1, a
図2に示すように、絶縁碍子50の内側には絶縁碍子50と同軸上に中心電極10が配置されている。中心電極10のプラグ軸方向先端側Y1の先端部11は、副室2内に露出している。副室2内において、副室形成部30の底部31の副室2内側面には接地電極15が設けられている。本実施形態では、接地電極15はプラグ中心軸10a上に立設されており、接地電極15の先端部16は中心電極10の先端部11と所定距離をおいて対向して、両者の間に放電ギャップGが形成されている。
As shown in FIG. 2 , the
図2、図3に示すように、副室形成部30の底部31には、複数の噴孔35が形成されている。本実施形態では、噴孔35として、第1噴孔351と第2噴孔352とを含む。図2に示すように、第1噴孔351は中心線L1に沿って底部31を貫通するように形成されている。ここで、第1噴孔351の中心線L1は、第1噴孔351における副室2内側の開口部の中心と主燃焼室3側の開口部の中心とを通る仮想線である。
As shown in FIGS. 2 and 3 , a plurality of
図2、図3に示すように、第2噴孔352はプラグ中心軸10aと中心に第1噴孔351と対称の位置に設けられている。第2噴孔352は中心線L2に沿って底部31を貫通するように形成されている。そして、中心線L1と中心線L2とは互いに主燃焼室3内に位置する第1の交点P1で交差している。なお、本実施形態では、第1の交点P1において、中心線L1及び中心線L2はプラグ中心軸10aとも交差している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
(評価試験)
次に火炎噴出のシミュレーションに基づく評価試験を行った。
当該評価試験では、試験例として本実施形態の点火プラグ1を用い、比較例として図4(a)に示す点火プラグ9を用いた。比較例の点火プラグ9では、副室形成部30の底部に噴孔91、93が形成されている。そして、噴孔92、91の互いの中心線L1’、L2’は互いに交差していない。試験条件は、燃料種プロパン(空燃比:ストイキ)、圧力2MPa、点火エネルギ50mJとした。
(Evaluation test)
Next, an evaluation test was conducted based on the simulation of flame ejection.
In the evaluation test, the
図4(b)に示すように、比較例の点火プラグ9では、噴孔91、92から噴出された火炎は並進して互いに干渉しにくくなっている。そのため、主燃焼室3における火炎の乱れが小さく、主燃焼室3内での火炎の成長は小さくなっている。一方、図4(c)に示す試験例の点火プラグ1では、第1噴孔351から噴出した火炎と第2噴孔352から噴出された火炎とが主燃焼室3内で互いに衝突して火炎の乱れが大きくなっており、主燃焼室3内で火炎が大きく成長し拡大している。
As shown in FIG. 4B, in the
次に、本実施形態の点火プラグ1における作用効果について、詳述する。
本実施形態の点火プラグ1では、副室形成部30に設けられた少なくとも2つの噴孔351、352は、それぞれの中心線L1、L2が主燃焼室3内で互いに交差している。そのため、当該噴孔351、352から噴出された火炎は、主燃焼室3内において互いに衝突することとなる。これにより、それぞれの噴孔351、352から噴出した火炎が主燃焼室3内で並進する場合に比べて、主燃焼室3内での火炎の乱れが大きくなり、その結果、主燃焼室3内で当該火炎によって着火される領域を拡大することができ、主燃焼室3での燃焼速度を上昇させて、着火性を向上することができる。なお、中心線L1と中心線L2とは実質的に交差していればよく、厳密には交差していない場合であっても噴孔351、352から噴出された火炎が主燃焼室3内において互いに衝突して火炎の乱れが大きくなる場合も本実施形態に含むものとする。
Next, the effects of the
In the
なお、本実施形態では、複数の噴孔35として、第1噴孔351と第2噴孔352を備えていたが、これに限らず3個以上の噴孔35を備えていてもよい。例えば、図5、図6に示す変形形態1では、第1噴孔351及び第2噴孔352に加えて、第3噴孔353及び第4噴孔354を備える。第3噴孔353及び第4噴孔354は、それぞれの中心線L3、L4が第1の交点P1で交差するように構成されている。そして、図6に示すように第1噴孔351~第4噴孔354は、プラグ軸方向Yからみて仮想円C1上に位置している。そして、第3噴孔353及び第4噴孔354の中心線L3、L4は、プラグ軸方向Yからみて中心線L1、L2と垂直となっている。当該変形形態1においても、本実施形態1と同等の作用効果を奏する。
In this embodiment, the first injection holes 351 and the second injection holes 352 are provided as the plurality of injection holes 35, but the present invention is not limited to this, and three or more injection holes 35 may be provided. For example, in
なお、本実施形態の点火プラグ1は、副室2内に燃料を投入する構成を備えていてもよい。また、本実施形態の点火プラグ1は放電ギャップGに気中放電を発生させる構成としたが、これに替えて、放電ギャップGに沿面放電を生じる構成としてもよい。いずれの場合も本実施形態と同等の作用効果を奏することができる。
Note that the
以上のごとく、本実施形態によれば、着火性の向上が図られる点火プラグを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a spark plug capable of improving ignitability.
(実施形態2)
本実施形態2の点火プラグ1では、図7、図8及び図9に示すように、上記変形形態1と同様に、第1噴孔351~第4噴孔354を備える。そして、本実施形態では、図8に示すように、第3噴孔353の中心線L3と第4噴孔354の中心線L4とは主燃焼室3内に位置する第2の交点P2で交差している。そして、図8、図9に示すように、第2の交点P2は、プラグ中心軸10a上において、第1の交点P1よりも点火プラグ1から離れた位置にある。その他の構成は、実施形態1、変形形態1と同等であって、本実施形態2においても実施形態1、変形形態1と同一の符合を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
As shown in FIGS. 7, 8, and 9, the
従って、本実施形態2では、複数の噴孔35は、それぞれの中心線L1、L2が第1の交点P1で互いに交差する複数の噴孔351、352からなる第1の噴孔群35Aと、それぞれの中心線L3、L4が第2の交点P2で互いに交差する複数の噴孔353、354からなる第2の噴孔群35Bとを含み、第1の交点P1と第2の交点P2とは、互いに異なる位置に位置するように構成されている。これにより、第1の噴孔群35Aの噴孔351、352と第2の噴孔群35Bの噴孔353、354とによって、火炎の乱れが促進されてより広い範囲で着火させることができるため、燃焼速度を一層早めて着火性をさらに向上することができる。なお、本実施形態2においても、実施形態1と同等の作用効果を奏する。
Therefore, in the second embodiment, the plurality of injection holes 35 are composed of a first
また、本実施形態2では、第1の交点P1と第2の交点P2とは、プラグ軸方向Yにおいて異なる位置に位置している。これにより、主燃焼室3において火炎の乱れが促進されてより広い範囲で着火させることができるため、燃焼速度を一層早めて着火性をさらに向上することができる。
Further, in the second embodiment, the first intersection point P1 and the second intersection point P2 are located at different positions in the axial direction Y of the plug. As a result, turbulence of the flame is promoted in the
(実施形態3)
本実施形態3では、図10、図11及び図12に示すように、第1噴孔351と第2噴孔352とが設けられている。図10及び図12に示すように、プラグ軸方向Yから見て、第1噴孔351の中心線L1と第2噴孔352の中心線L2とは副室2内側から主燃焼室3側に向かうにつれて、プラグ中心軸10aから離れるように傾斜している。そして、図10に示すように、プラグ軸方向Yから見て、第1噴孔351の中心線L1と第2噴孔352の中心線L2とが交差する第1の交点P1は、副室形成部30と重ならない位置にある。その他の構成は実施形態1と同等であって、本実施形態3においても実施形態1と同一の符合を付してその説明を省略する。そして、本実施形態3の点火プラグ1によっても、実施形態1と同等の作用効果を奏する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, as shown in FIGS. 10, 11 and 12, a
(実施形態4)
本実施形態3では、第1噴孔351と第2噴孔352とを備えることとしたが、本実施形態4では、図13に示すように、第1噴孔351及び第2噴孔352に加えて、第3噴孔353及び第4噴孔354を備える。そして、第3噴孔353及び第4噴孔354は第1噴孔351及び第2噴孔352と同様に形成されており、第3噴孔353の中心線L3と第4噴孔354の中心線L4とが交差する第2の交点P2は、第1の交点P1とは異なる位置に設けられている。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, the
従って、本実施形態4では、複数の噴孔35は、それぞれの中心線L1、L2が第1の交点P1で互いに交差する複数の噴孔351、352からなる第1の噴孔群35Aと、それぞれの中心線L3、L4が第2の交点P2で互いに交差する複数の噴孔353、354からなる第2の噴孔群35Bとを含み、第1の交点P1と第2の交点P2とは、互いに異なる位置に位置するように構成されている。これにより、第1の噴孔群35Aの噴孔351、352と第2の噴孔群35Bの噴孔353、354とによって、火炎の乱れが促進されてより広い範囲で着火させることができるため、燃焼速度を一層早めて着火性をさらに向上することができる。なお、本実施形態3においても、実施形態1と同等の作用効果を奏する。
Therefore, in the fourth embodiment, the plurality of injection holes 35 are composed of a first
なお、第1の交点P1及び第2の交点P2の位置は限定されないが、本実施形態4では、第1の交点P1と第2の交点P2とは、プラグ中心軸10aを中心に互いに対称の位置にある。 Although the positions of the first intersection point P1 and the second intersection point P2 are not limited, in the fourth embodiment, the first intersection point P1 and the second intersection point P2 are symmetrical with respect to the plug central axis 10a. in position.
本実施形態4では、第1の噴孔群35Aと第2の噴孔群35Bとを備えることとしたが、図14に示す変形形態2のように、第5噴孔355及び第6噴孔356からなる第3の噴孔群35Cを備えることとしてもよい。第5噴孔355及び第6噴孔356は、第1噴孔351及び第2噴孔352と同様に形成されており、第5噴孔355の中心線L5と第6噴孔356の中心線L6とが交差する第3の交点P3は、第1の交点P1及び第2の交点P2とは異なる位置に設けられている。これにより、当該変形形態2によれば、実施形態4の場合よりも一層広い範囲で火炎の乱れを促進させることができるため、燃焼速度を一層早めて着火性をさらに向上することができる。なお、本変形形態2においても、実施形態1と同等の作用効果を奏する。
In the fourth embodiment, the first
図14に示すように、プラグ軸方向Yからみて、第1の交点P1とプラグ中心軸10aとを結んでなる第1の仮想線分M1と、第2の交点P2とプラグ中心軸10aとを結んでなる第2の仮想線分M2とがなす角θ1は、45°~180°の範囲内であって、好ましくは90°~120°の範囲内であり、本実施形態4では120°としている。これにより、第1の交点P1と第2の交点P2とがプラグ中心軸10a中心とする周方向において適度に離間することとなるため、一層広い範囲で火炎の乱れを促進させることができるため、燃焼速度を一層早めて着火性をさらに向上することができる。
As shown in FIG. 14, when viewed from the axial direction Y of the plug, a first imaginary line segment M1 connecting the first intersection point P1 and the
なお、第3の交点P3とプラグ中心軸10aとを結んでなる第3の仮想線分M3と第2の交点P2とがなす角θ2、第3の仮想線分M3と第1の仮想線分M1とがなす角θ3もθ1と同様とすることができ、本変形形態3ではθ2及びθ3を120°としている。これにより、プラグ中心軸10a中心とする周方向において、火炎がバランスよく噴出されるとともに火炎の乱れが促進されるため、より一層着火性を向上することができる。
The angle θ2 formed by the third virtual line segment M3 connecting the third intersection point P3 and the plug
さらに、図15に示す変形形態3では、図14に示す変形形態2の構成に、図5に示す変形形態1の噴孔351~354と同等の噴孔361~364を組み合わせた構成を有する。当該変形形態3においても、変形形態1、3と同等の作用効果を奏する。
15 has a configuration in which injection holes 361 to 364 equivalent to the injection holes 351 to 354 of the
さらに、図16、図17に示す変形形態5では、副室形成部30にプラグ軸方向先端側Y1にプラグ軸方向基端側Y2に向けて凹んでなる凹部37が形成されている。凹部37はプラグ中心軸10aを軸心とする円錐形状となっている。凹部37において、最もプラグ軸方向基端側Y2に位置する最基端位置37aは、プラグ中心軸10a上に位置している。凹部37には、上述の変形形態1と同様に第1噴孔351~第4噴孔354が形成されている。その他の構成は、実施形態1と同等であって、実施形態1と同一の符号を付してその説明を省略する。そして、変形形態5においても、実施形態1と同等の作用効果を奏する。
16 and 17, a
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
1…点火プラグ、2…副室、3…主燃焼室、10…中心電極、10a…プラグ中心軸、11…先端部、30…副室形成部、35、351~354、361~364…噴孔、35A~35C…噴孔群、G…放電ギャップ、L1~L6…中心線、M1~M3…仮想線分
Claims (4)
上記副室形成部には、上記副室を主燃焼室(3)に連通させる複数の噴孔(35)が形成されており、
該複数の噴孔のうち少なくとも2つの噴孔(351、352)は、それぞれの中心線(L1、L2)が主燃焼室内で互いに交差する、点火プラグ(1)。 A pre-chamber (2) located on the tip side in the axial direction of the plug, a sub-chamber forming portion (30) forming the sub-chamber (2), and a center electrode (10) having a tip portion (11) located in the sub-chamber. and
A plurality of injection holes (35) are formed in the sub-chamber forming portion for communicating the sub-chamber with the main combustion chamber (3),
The spark plug (1), wherein at least two injection holes (351, 352) of the plurality of injection holes have respective centerlines (L1, L2) that intersect each other in the main combustion chamber.
上記第1の交点と上記第2の交点とは、互いに異なる位置に位置している、請求項1に記載の点火プラグ。 a first injection hole group (35A) comprising a plurality of injection holes (351, 352) whose respective center lines (L1, L2) intersect with each other at a first intersection point (P1); a second injection hole group (35B) consisting of a plurality of injection holes (353, 354) whose respective centerlines (L3, L4) intersect each other at a second intersection;
2. The spark plug according to claim 1, wherein said first intersection point and said second intersection point are positioned at different positions.
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